서울대 공대(학장 차국헌)는 화학생물공학부 오준학 교수와 UNIST 에너지 및 화학공학부 곽상규 교수 공동연구팀이 다양한 환경 요소를 감지할 수 있는 카이랄성 구조의 유무기 초분자체 합성에 성공했다고 2일 밝혔다.
 
손대칭성이라고도 부르는 카이랄성은 거울상 영상에 서로 겹쳐질 수 없는 구조를 나타내는 용어이다. 두 물체가 사람의 손과 같이 서로 거울에 비친 형태를 하고 있는 경우, 두 손을 돌리고 방향을 바꾸어도 서로 겹치지 않는다.
 
다양한 의약품은 카이랄성을 지니는데, 이 때 쌍을 이루는 거울상 분자의 잠재적인 부작용을 방지하기 위해 높은 순도로 제조되어야 한다. 예를 들어 탈리도마이드의 하나의 거울상 분자는 조병에 효과가 있는 반면, 다른 하나는 기형아를 유발한다. 또한 나프록센의 하나의 거울상 분자는 관절염 등에 효과가 있는 진통제인 반면, 다른 종류는 진통 효과 없이 간에 독성을 유발한다.
 
연구팀은 카이랄성을 지닌 유기 리간드(ligand)를 아연과 반응시켜 카이랄성 구조를 지닌 유무기초분자체 합성에 성공했다. 제조된 카이랄성 초분자체는 화학적 도핑 활성 뿐만 아니라 광활성 기능이 있어 다기능성 센서의 활성층으로 활용 가능했다.
 
이어 연구팀은 용액 상에서 나프록센 등의 의약품의 카이랄성을 선택적으로 감지하여 알아낼 수 있는 센서를 제작했다. 또한 유기 리간드의 반도체 특성을 이용하여 자외선이나, 대기 중의 극성 유기 용매 및 아민 물질의 농도 등 다양한 환경 요소들을 감지할 수 있는 것을 확인했다.
 
오준학 교수는 “카이랄성을 지닌 유기 리간드의 자가 조립을 이용하여 초분자체를 제작함으로써 초분자 시스템 전체에 걸쳐 카이랄성을 유도하고 증폭한 것이 핵심”이라며, “카이랄성을 지닌 표적 물질을 선택적으로 감별하며, 인체에 유해한 여러 환경 요소들을 동시에 감지할 수 있는 복합 멀티 센서 등에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
 
해당 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인 판 (논문 제목: Chiral Self-Sorted Multifunctional Supramolecular Biocoordination Polymers and Their Applications in Sensors)에 9월 26일자로 게재됐다.
 
이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원으로 수행됐으며, 관련 기술은 국내외 특허 출원 중에 있다.